مقاله تضعیف بالابر گذرا مبتنی بر داده برای فعل و انفعالات گردابی شدید باد-ایرفویل

چکیده

We present a data-driven feedforward control to attenuate large transient lift experienced by an airfoil disturbed by an extreme level of discrete vortex gust. The current analysis uses a nonlinear machine-learning technique to compress the high-dimensional flow dynamics onto a low-dimensional manifold. While the interaction dynamics between the airfoil and extreme vortex gust are parameterized by its size, gust ratio, and position, the wake responses are well-captured on this simple manifold. The effect of extreme vortex disturbance about the undisturbed baseline flows can be extracted in a physically-interpretable manner. Furthermore, we call on phase-amplitude reduction to model and control the complex nonlinear extreme aerodynamic flows. The present phase-amplitude reduction model reveals the sensitivity of the dynamical system in terms of the phase shift and amplitude change induced by external forcing with respect to the baseline periodic orbit. By performing the phase-amplitude analysis for a latent dynamical model identified by sparse regression, the sensitivity functions of low-dimensionalized aerodynamic flows for both phase and amplitude are derived. With the phase and amplitude sensitivity functions, optimal forcing can be determined to quickly suppress the effect of extreme vortex gusts towards the undisturbed states in a low-order space. The present optimal flow modification built upon the machine-learned low-dimensional subspace quickly alleviates the impact of transient vortex gusts for a variety of extreme aerodynamic scenarios, providing a potential foundation for flight of small-scale air vehicles in adverse atmospheric conditions.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

ما یک کنترل فیدر به سمت داده داده را برای کاهش آسانسور بزرگ گذرا که توسط یک هواپیمای هوایی مختل شده توسط سطح شدید دامپزشک گسسته ، اختلال ایجاد می کند ، ارائه می دهیم.تجزیه و تحلیل فعلی از یک روش یادگیری ماشین غیرخطی برای فشرده سازی دینامیک جریان با ابعاد بالا بر روی یک منیفولد کم بعدی استفاده می کند.در حالی که دینامیک تعامل بین هوایی و گرداب شدید با اندازه ، نسبت و موقعیت آن پارامتر می شود ، پاسخ های بیداری به خوبی در این منیفولد ساده قرار می گیرند.تأثیر اختلال در گرداب شدید در مورد جریانهای پایه بدون فشار می تواند به روشی قابل تفسیر جسمی استخراج شود.علاوه بر این ، ما از کاهش دامنه فاز برای مدل سازی و کنترل جریان های پیچیده آیرودینامیکی شدید غیرخطی استفاده می کنیم.مدل کاهش فاز و دامنه فعلی حساسیت سیستم دینامیکی را از نظر تغییر فاز و تغییر دامنه ناشی از اجبار خارجی با توجه به مدار دوره ای پایه نشان می دهد.با انجام تجزیه و تحلیل فاز-دامنه برای یک مدل دینامیکی نهفته که توسط رگرسیون پراکنده مشخص شده است ، عملکردهای حساسیت جریان های آیرودینامیکی کم بعدی برای هر دو فاز و دامنه حاصل می شوند.با استفاده از توابع حساسیت فاز و دامنه ، می توان مجبور شد که به سرعت در یک فضای کم نظم ، به سرعت تأثیر غفلت های گرداب شدید را به سمت حالتهای کمبود سرکوب کند.اصلاح جریان بهینه فعلی که بر روی فضای زیرین کم بعدی ساخته شده است ، به سرعت تأثیر غواص گرداب گذرا را برای انواع سناریوهای آیرودینامیکی شدید کاهش می دهد و پایه و اساس بالقوه ای را برای پرواز وسایل نقلیه هوایی در مقیاس کوچک در شرایط جوی نامطلوب فراهم می کند.